Ir al contenido principal

Un pegamento inteligente

El sábado pasado hablamos de como se ensamblan las proteínas de la tela de las arañas, pero hay algo que es mucho más interesante y de gran importancia en la ciencia de los materiales: las gotas de pegamento viscoso que recubren estas fibras. La industria de los pegamentos y adhesivos es una de las que más ha avanzado en los últimos años; claro que muchos nunca se pondrán a pensar todo el tiempo y dinero invertidos en la investigación y desarrollo de sustancias tan comunes como la cinta adhesiva, el Triz® o el pegatodo —la copia barata del UHU. Sin embargo, estas sustancias sólo tienen una función: pegar una cosa a otra. Aún así, encontramos sustancias adhesivas por todos lados: en las pinturas de las paredes, autos, lienzos; en las lacas para puertas, marcos de ventanas, roperos; en los anticorrosivos de joyas de oro, plata, placas de bronce, hasta en los tintes para pelo; es por esta razón que tienen tanta importancia en la industria.

La naturaleza siempre ha sido una fuente de inspiración para el desarrollo de nuevos productos. Por ejemplo, los mejillones secretan una sustancia en forma de hilos del biso que les permiten adherirse fuertemente a las rocas y soportar la inclemencia de las olas. Esta sustancia es tan adhesiva que además les permite pegarse a los barcos, a otras conchas y hasta a las plumas de ciertas aves y la piel de ciertos peces y ballenas. Estas sustancias, además, deben tener un cierto grado de elasticidad para no desprenderse ante el embate de las olas y determinadas moléculas que le permitan mantener el agarre en entornos donde la mayoría de los adhesivos pierden su función, como en el agua.

imageEs así que Sahni et al. estudiaron las gotas adhesivas que recubrían la tela de las arañas la cual tiene la propiedad de ser extremadamente pegajosa y elástica a la vez. Las gotitas están compuestas principalmente de glicoproteínas y moléculas de sal que regulan la cantidad de agua. El rol de cada uno de los componentes que la conforman no se han podido estudiar a profundidad debido a que cuando son separadas, pierden completamente su función. Así que los investigadores inmovilizaron las gotitas en una lámina de vidrio (Fig. a) y usando una puntita cónica de vidrio de 10um de diámetro (sonda) la pegaron en la gotita (Fig. b) y empezaron a jalar perpendicularmente a diferentes a diferentes velocidades (Fig. c) y midieron la extensión que la gotita se estiraba hasta el momento de romperse y la fuerza requerida para hacerlo.

Lo que encontraron fue que la respuesta fuerza-distancia depende de la velocidad en que la sonda era jalada (Fig. d). Si la sonda era jalada muy rápido, la gotita se volvía más viscosa (se necesitaba más fuerza para romperla y tenía menos elasticidad) y cuando la sonda era jalada a una velocidad lenta, la gotita se volvía menos viscosa (era más elástica pero se necesitaba menos fuerza para romperla). imageEste comportamiento tiene una relación directa con las dos funciones que cumple la gotita: la captura y la retención de la presa. Cuando una presa viene a gran velocidad, la gotita debe ser lo suficientemente viscosa como para no romperse ante el choque del insecto (mayor fuerza). Una vez la presa ha sido capturada por la red intentará escapar con movimientos más lentos, la gotita se podrá estirar para evitar que la tela se deforme y se destruya. El insecto se cansará de luchar y sucumbirá ante su depredador. Por esta razón, las gotas adhesivas secretadas por las arañas constituyen una pegamento ‘inteligente’.

Y ¿cuál es la base molecular de esto? En el caso de las sustancias adhesivas de los mejillones, la clave está en las repeticiones de un par de aminoácidos: Lisina y 3,4-dihidroxi-L-fenilalanina (L-DOPA). Proteínas que tengan repeticiones Lys-DOPA en su estructura tendrán la característica de ser adhesivas a través de enlaces covalentes y no covalentes con la superficie. Es así que los iones metálicos del agua de mar se infiltran en la estructura de esta proteína e interaccionan con las repeticiones Lys-DOPA. Estos iones darán especificidad a las sustancias adhesivas. Sin embargo, no se conocer a profundidad las bases moleculares de las gotitas de las arañas. Se han reportado que a parte de las glicoproteínas poseen neurotransmisores y pequeños péptidos. Posiblemente sean los azúcares encontrados en las glicoproteínas quienes les den sus caracteríscas adhesivas y especificidades. Por ejemplo: la N-acetil-D-glucosamida es importante para la adhesión de ciertas bacterias como Caulobacter crescentus.

Referencia:

ResearchBlogging.orgVasav Sahni,, Todd A. Blackledge,, & Ali Dhinojwala (2010). Viscoelastic solids explain spider web stickiness Nature Communications, 1 : 10.1038/ncomms1019

Comentarios

Entradas más populares de este blog

Fusión y fisión de mitocondrias

Se cree que los procariotas aparecieron en el planeta hace unos 3,500 millones de años, mientras que los eucariotas lo hicieron hace unos 2,000 millones de años. Pero, si los procariotas llevan una ventaja de 1,500 millones de años a los eucariotas, ¿por qué ellos no son los organismos más complejos? La respuesta son las mitocondrias [Les recomiendo leer este artículo publicado en el blog]. Todos conocemos a las mitocondrias, si no las recuerdan, aquí se las presento. Tal vez la imagen que tenemos de ellas es que se encuentran diseminadas por toda la célula, aisladas unas de otras o, a lo mucho, reuniéndose en pequeños grupos. Sin embargo, esto no es así. En realidad, las mitocondrias son unos organelos muy dinámicos, que se encuentran fusionándose y dividiéndose constantemente, pero hasta ahora no se sabe a ciencia cierta que rol cumple este proceso. Axel Kowald de la Universidad Humboldt de Berlín y Tom B. L. Kirkwood de la Universidad de Newcastle han desarrollado una teoría

El mapa de las rutas metabólicas… Animado!

¿Qué es una ruta o vía metabólica? De manera sencilla, es el flujo de reacciones que sigue un determinado compuesto al ingresar a la célula, de esta manera, se transforma en una molécula más compleja (biosíntesis o anabolismo) o en una más sencilla (degradación o catabolismo). Por ejemplo: el pan tiene una gran variedad de compuestos químicos, pero el más abundante es el almidón —presente en la harina con el que es elaborado. El almidón es degradado por una serie de reacciones químicas gracias a unas enzimas llamadas amilasas, convirtiéndose en pequeñas unidades de glucosa. La glucosa ingresa a la célula y pasa por una serie de reacciones para llegar a formar dos moléculas de piruvato. Gráficamente lo podemos ver de la siguiente manera: Esta forma de graficarla se ve muy fría y poco llamativa, es más, parece ser muy difícil de aprenderla y no nos dice nada de como es el flujo de las otras moléculas que participan en la reacción, por ejemplo: el ADP y el NADH. Además, ésta sol

¿Por qué tanto miedo al bromuro de etidio?

El bromuro de etidio (BrEt) es un agente químico muy usado en técnicas de biología molecular para teñir nuestros geles de agarosa y poder apreciar nuestras bandas de ADN; ya sean de los productos de extracción o de PCR. Existen dos formas de teñir los geles: i) remojando el gel de agarosa por 15 minutos en una bandeja con BrEt (0,5 mg/L) después de haber hecho la electroforesis o ii) añadiendo el BrEt directamente al gel al momento de prepararlo. Con la primera evitamos contaminar nuestra cámara de electroforesis con BrEt y con la segunda evitamos exponernos a salpicaduras y otros accidentes que pueden ocurrir al hacer la tinción en bandeja. Se han dado cuenta que desde que entramos a un laboratorio de biología molecular nos tienen traumados con el BrEt: "¡Cuidado que te salpique!", "¡no lo huelas!", "¡usa tres guantes!", "¡no es por ese lado!", "¡si te cae en la piel te va a dar cáncer y te puedes morir!", entre otras cosas más.